Doutorado
  1. Química inorgânica  1.1. Química de coordenação  1.1.1. Teoria do campo dos ligantes  1.1.2. Teoria do campo cristalino  1.1.3. Teoria de Orbital Molecular para Compostos de Coordenação  1.1.4. Estabilidade de Compostos de Coordenação  1.1.5. Espectros eletrônicos de compostos de coordenação  1.1.6. Isomerismo em Compostos de Coordenação  1.1.7. Cinética e mecanismo das reações de coordenação  1.2. Química Organometálica  1.2.1. Carbonilos metálicos  1.2.2. Alquil e aril metálico  1.2.3. Carbonos de Fischer e Schrock  1.2.4. Adição Oxidativa e Eliminação Redutiva  1.2.5. Hidretos Metálicos  1.2.6. Catalysis by organometallic compounds  1.2.7. Metallocenos e Complexos Sanduíche  1.2.8. Ativação de CH  1.3. Química do estado sólido  1.3.1. Estruturas e Redes Cristalinas  1.3.2. Teoria de bandas e propriedades elétricas  1.3.3. Defeitos no cristal  1.3.4. Síntese de materiais de estado sólido  1.3.5. Propriedades magnéticas e ópticas dos sólidos  1.3.6. Supercondutividade  1.3.7. Íons em estado sólido  1.4. Química Bio-inorgânica  1.4.1. Metaloproteínas e enzimas  1.4.2. Transporte e armazenamento de íons metálicos  1.4.3. O papel dos metais na medicina  1.4.4. Catálise bioinspirada  1.4.5. Interações Metal-DNA  1.4.6. Complexos Metálicos na Ciência Médica  1.5. Lantanídeos e Actinídeos  1.5.1. Configuração eletrônica e estados de oxidação em lantanídeos e actinídeos  1.5.2. Propriedades Espectrais e Magnéticas em Lantanídeos e Actinídeos  1.5.3. Separação e Extração de Lantanídios e Actinídios  1.5.4. Química de coordenação dos elementos do bloco f  1.6. Main Group Chemistry  1.6.1. Química de compostos de boro  1.6.2. Química dos Compostos de Silício e Germânio  1.6.3. Química dos Compostos de Fósforo e Enxofre  1.6.4. Química de organossilício  1.6.5. Química dos Gases Nobres
  2. Química Orgânica  2.1. Mecanismo de reação  2.1.1. Reações de substituição nucleofílica  2.1.2. Reações de adição e substituição eletrofílica  2.1.3. Reações de eliminação  2.1.4. Reações de Rearranjo  2.1.5. Reações Radicais  2.1.6. Reações Pericíclicas  2.1.7. Reações fotoquímicas  2.2. Estereoscópico  2.2.1. Quiralidade e atividade óptica  2.2.2. Análise estrutural  2.2.3. Efeitos estereoeletrônicos  2.2.4. Síntese assimétrica  2.2.5. Estereoquímica Dinâmica  2.3. Química Organometálica na Síntese Orgânica  2.3.1. Reagentes de organolítio e organomagnésio  2.3.2. Reações de acoplamento catalisadas por metais de transição  2.3.3. Reações catalisadas por paládio  2.3.4. Metátese de Olefinas  2.3.5. Catálise de ouro e prata  2.4. Química de produtos naturais  2.4.1. Alcaloides e terpenoides  2.4.2. Esteróides e Flavonoides  2.4.3. Síntese total de produtos naturais  2.4.4. Biossíntese de produtos naturais  2.5. Química Supramolecular  2.5.1. Química Hospedeiro-Convidado  2.5.2. Auto-organização e reconhecimento molecular  2.5.3. Catalise Supramolecular  2.5.4. Máquinas Moleculares
  3. Química Física  3.1. Termodinâmica  3.1.1. Leis da Termodinâmica  3.1.2. Potencial Químico e Equilíbrio  3.1.3. Termodinâmica Estatística  3.1.4. Termodinâmica de não equilíbrio  3.2. Química Quântica  3.2.1. Equação de Schrödinger e suas aplicações  3.2.2. Teoria do orbital molecular  3.2.3. Teoria do funcional da densidade  3.2.4. Post-Hartree–Fock methods  3.3. Cinética química  3.3.1. Teoria da taxa de reação  3.3.2. Mecanismo e leis de velocidade  3.3.3. Catalise e cinética enzimática  3.3.4. Dinâmica de reações  3.4. Espectroscopia e estrutura molecular  3.4.1. Espectroscopia de Infravermelho  3.4.2. Espectroscopia UV-visível  3.4.3. Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear  3.4.4. Espectrometria de Massa  3.4.5. Espectroscopia Raman  3.5. Química de Superfícies e Coloides  3.5.1. Absorção e Catálise  3.5.2. Tensioativos e micelas  3.5.3. Estabilidade Coloidal  3.5.4. Nanomateriais e Interfaces
  4. Química Analítica  4.1. Cromatografia  4.1.1. Cromatografia Gasosa  4.1.2. Cromatografia Líquida de Alta Performance  4.1.3. Cromatografia em Camada Delgada  4.1.4. Cromatografia Iônica  4.2. Técnicas Eletroanalíticas  4.2.1. Voltametria e Polarografia  4.2.2. Condutometria e potenciometria  4.2.3. Colometria  4.3. Métodos Espectroscópicos  4.3.1. Espectroscopia de absorção atômica  4.3.2. Espectroscopia de Fluorescência  4.3.3. Difração de raios-X  4.3.4. Espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica  4.4. Quimiometria  4.4.1. Processamento de dados e métodos estatísticos  4.4.2. Análise multidisciplinar  4.4.3. Aprendizado de Máquina em Química Analítica
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Nanomateriais à base de carbono


Nanomateriais à base de carbono são um subgrupo fascinante de materiais na nanoquímica que englobam uma ampla gama de estruturas e propriedades. Estes materiais são compostos principalmente por átomos de carbono, que são organizados em nanostruturas específicas, como nanotubos de carbono, grafeno, fulerenos e outros. A versatilidade estrutural única do carbono e suas excelentes propriedades físicas, químicas e mecânicas permitem que esses nanomateriais tenham muitas aplicações potenciais, desde eletrônicos até a medicina.

Compreendendo estruturas de carbono

Os átomos de carbono podem formar uma ampla variedade de estruturas devido à sua capacidade de formar quatro ligações covalentes com outros átomos, incluindo outros átomos de carbono. Essa versatilidade permite que o carbono forme tanto cadeias lineares estáveis quanto estruturas tridimensionais complexas. Alguns dos alótropos mais comuns do carbono incluem:

  • Grafite: Uma estrutura em camadas na qual os átomos de carbono estão ligados em grades hexagonais.
  • Diamante: Uma estrutura tridimensional em que cada átomo de carbono está covalentemente ligado a quatro outros átomos, formando uma grade forte e rígida.
  • Carbono amorfo: não possui uma forma clara ou definida, e os átomos de carbono estão organizados em uma configuração mais aleatória.

Principais nanomateriais à base de carbono

1. Fulereno

Os fulerenos, também conhecidos como "buckyballs," são arranjos esféricos de átomos de carbono. O mais famoso é o C60, que se assemelha a uma bola de futebol em estrutura.

C60: Uma esfera composta por 20 hexágonos e 12 pentágonos (como uma bola de futebol).

Os fulerenos têm propriedades únicas, como alta afinidade eletrônica, grande área de superfície e a capacidade de realizar uma variedade de reações químicas, o que os torna úteis em aplicações materiais e médicas.

2. Nanotubos de carbono (CNTs)

Os nanotubos de carbono são estruturas cilíndricas formadas pelo enrolamento de folhas de grafeno. Eles podem ser de parede única (SWCNT) ou de múltiplas paredes (MWCNT).

SWCNT: Um cilindro de camada única de grafeno. MWCNT: Várias camadas de cilindros de grafeno.

Estas estruturas têm resistência à tração notável, estabilidade térmica e condutividade elétrica. Os CNTs são usados em uma variedade de campos, incluindo materiais compósitos, eletrônicos e sensores.

3. Grafeno

O grafeno é uma única camada de átomos de carbono organizados em uma grade hexagonal. É o elemento estrutural básico de outros nanomateriais à base de carbono, como CNTs e fulerenos.

Grafeno: Uma folha de átomos de carbono com um átomo de espessura.

O grafeno tem incrível condutividade elétrica, resistência mecânica e condutividade térmica. Isso o torna um excelente candidato para aplicações como eletrônicos flexíveis, tintas condutoras e dispositivos de armazenamento de energia.

Aplicações de nanomateriais à base de carbono

As propriedades únicas de nanomateriais à base de carbono criam oportunidades em diversos setores:

Eletrônica

Os nanomateriais à base de carbono estão revolucionando as aplicações eletrônicas devido à sua excelente condutividade elétrica. Aqui estão alguns usos típicos:

  • Transistores: O grafeno é usado para fabricar transistores mais rápidos e menores do que o tradicional silício.
  • Condutores transparentes: Filmes de grafeno ou CNTs podem substituir o óxido de índio e estanho (ITO) para telas sensíveis ao toque e células solares.

Armazenamento e conversão de energia

A alta área de superfície e a condutividade dos nanomateriais à base de carbono fazem deles candidatos excelentes para aplicações relacionadas à energia:

  • Supercapacitores: CNTs e grafeno são usados para fabricar supercapacitores de alto desempenho com taxas de carga/descarga rápidas.
  • Baterias: Esses materiais são integrados aos eletrodos de baterias de íons de lítio para melhorar a capacidade e os ciclos de carga.

Medicina e biotecnologia

A biocompatibilidade e funcionalização de nanomateriais à base de carbono abrem novas possibilidades na saúde:

  • Entrega de medicamentos: Os fulerenos são usados para transportar e entregar medicamentos para células-alvo.
  • Imagem: CNTs melhoram o contraste na imagem por ressonância magnética (MRI) e podem ser usados como agentes de imagem térmica.

Em conclusão, os nanomateriais à base de carbono têm potencial extraordinário para impactar uma variedade de campos devido às suas propriedades e estruturas únicas. De eletrônica à medicina, esses materiais em nanoescala fornecem soluções inovadoras para desafios contínuos, abrindo caminho para avanços na tecnologia e saúde.


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